Ứng dụng Multimedia trong gảng dạy môn kỹ thuật xung - Chương 4

MẠCH KẸP (CLAMPING CIRCUIT)I. KHÁI NIỆM Mạch kẹp hay còn gọi là mạch ghim điện áp, có thể được định nghĩa như một mạch giữ cả hai mức của một tín hiệu điện áp AC đạt đến một mức xác định, mà không bị biến dạng sóng. Mạch kẹp được dựa trên cơ sở như một mạch phục hồi thành phần điện áp DC. Nó dùng để ổn định nền hoặc đỉnh của tín hiệu xung ở một mức xác định nào đó bằng hoặc khác không. Dạng sóng điện áp có thể bị dịch một mức, do nguồn điện...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng Multimedia trong gảng dạy môn kỹ thuật xung - Chương 4 CHƯƠNG 4 MẠCH KẸP (CLAMPING CIRCUIT)I. KHÁI NIỆM Mạch kẹp hay còn gọi là mạch ghim điện áp, có thể đượcđịnh nghĩa như một mạch giữ cả hai mức của một tín hiệu điệnáp AC đạt đến một mức xác định, mà không bị biến dạng sóng.Mạch kẹp được dựa trên cơ sở như một mạch phục hồi thànhphần điện áp DC. Nó dùng để ổn định nền hoặc đỉnh của tínhiệu xung ở một mức xác định nào đó bằng hoặc khác không. Dạng sóng điện áp có thể bị dịch một mức, do nguồn điệnáp không phụ thuộc được cộng vào. Mạch kẹp vận hành dịchmức, nhưng nguồn cộng vào không lớn hơn dạng sóng độc lập.Lượng dịch phụ thuộc vào dạng sóng hiện thời. Có hai loại mạch kẹp chính: Mạch kẹp Diode vàTransistor. Dạng này ghim mức biên độ dương hoặc mức biênđộ âm, và cho phép ngõ ra mở rộng chỉ theo một hướng từ mứcchuẩn. Mạch kẹp khóa (đồng bộ), mạch này duy trì ngõ ra tạimột số mức cố định cho đến khi được cung cấp xung đồng bộ vàlú c đó ngõ ra mới được cho phép liên hệ với dạng sóng ngõ vào. Trước khi hiểu sự hoạt động của mạch kẹp, đầu tiên cầnphải hiểu kỹ những dạng mạch về sự hoạt động của một mạngđôi gồm điện trở và tụ điện (mạch RC). Nguyên lý làm việc của các mạch ghim điện áp dựa trênviệc ứng dụng hiện tượng thiên áp, bằng cách làm cho các hằngsố thời gian phóng và nạp của tụ trong mạch khác hẳn nhau.II. MẠCH KẸP DÙNG DIODE LÝ TƯỞNG Loại mạch kẹp đơn giản sử dụng một Diode kết hợp vớimạch RC. Tụ C đóng vai trò là phần tử tích - phóng năng lượngđiện trường, Diode D đóng vai trò là khóa điện tử , còn nguồnDC tạo mức chuẩn. Các giá trị R và C phải chọn thích hợp, để hằng số thờigian  = RC đủ lớn nhằm làm sụt áp qua tụ C không quá lớnhoặc tụ C không được xả điện nhanh. Tụ nạp đầy và phóng điện hết trong thời gian 3 đến 5,ở đây ta xét thời gian này là 5, các Diode được xem là lý tưởng.1. Mạch Ghim Đỉnh Trên Của Tín Hiệu Ở Mức Không Xét tín hiệu vào là chuỗi xung có biên độ max là Vm Dạng mạch C A + vv v r D R Hình 4-1a Hình 4-1b: Dạng sóng vào raMạch này có chức năng cố định đỉnh trên của tín hiệu ở mứcđiện áp là 0v. Điện trở R có giá trị lớn, với nhiệm vụ là nhằmkhắc phục nhược điểm: Khi biên độ tín hiệu vào giảm thì mấtkhả năng ghim đỉnh trên của tín hiệu vào ở mức không. Giải thích nguyên lý hoạt động-Thời điểm từ 0 đến t1, thời điểm tồn tại xung dương đầu tiên, vv= Vm , Diode D dẫn, tụ C được nạp điện qua Diode (không quaR, vì điện trở thuận của D rất nhỏ), cực âm của tụ tại điểm A, tụnạp với hằng số thời gian là:  n = C. Rd = 0  biên độ điện áp của tụ là vC = + Vm(tụ nạp đầy tức thời), lúc này vr = vv - vc = Vm - Vm = 0-Thời điểm từ t1 đến t2 , thời điểm mà ngõ vào tồn tại xung âm,vv = - Vm , Diode bị phân cực nghịch, D ngưng dẫn, lúc này tụ Cphóng điện qua R, có dạng mạch tương đương như hình vẽ. Vc D + R V + Hình 4-1cThời hằng phóng điện là  f = C.R , thời gian này rất lớn so vớikhoảng thời gian từ t1 đến t2 , do vậy tụ C chưa kịp xả mà vẫncòn tích lại một lượng điện áp là vc = Vm. Do vậy, vr = vv - vc = -Vm -Vm = - 2Vm .2. Mạch Ghim Đỉnh Trên Của Tín Hiệu Ở Một Mức Điện AùpBất Kỳ Dạng mạch C + D v v v r R + Vdc Hình 4-2a Hình 4-2b: Dạng sóng vào -r a Tín hiệu vào là dạng xung có tần số f = 1 Hz và biên độmax là Vm.Giả sử cho C = 0,1  F, VDC = 5v, R = 1000 k  , Vm= 10(v) 1  1( ms )Ta có f = 1KHz  T = f TBán kỳ có thời gian là  0.5(ms) 2 Giải thích nguyên lý hoạt động:-Thời điểm từ 0 đến t1, ngõ vào tồn tại xung dương vv = Vm =10v >VDC, Diode D dẫn điện, tụ C được nạp điện qua Diode Dvới hằng số thời gian  = rd.C  0, giá trị điện áp mà tụ nạp đầylà: Tacó VDC + V + vc = vv  vc = vv - V - VDC = 10 – 5 = 5(v) Do đó vr = VDC - V = 5(v)-Thời điểm từ t1 đến t2 thì ngõ vào tồn tại xung âm, vv = - Vm =-10v , Diode D ngưng dẫn, tụ C phóng điện qua R, với thời hằngphóng điện là f = C.R = 0,1.10-6 .106 = 0,1(s ) = 10 (ms). Vậysau 5 thì tụ phóng hết, tức sau 5.10 = 50 (ms), thời gian nàylớn gấp 20 lần thời gia ...